4. Обработка результатов измерений

Длина волны излучения лазера λ = нм.

Расстояние от щели до экрана L = мм.

Фоновый фототок I₀ = мкА.

Таблица 1 (одна щель)

Координата фотоприемника x, мм			Фототок I, мкА		I – I0, мкА
N	Слева от центра	Справа от центра	Слева	Справа	Слева	Справа
1
2
3

Таблица 2 (две щели)

Координата фотоприемника x, мм			Фототок I, мкА		I – I0, мкА
N	Слева от центра	Справа от центра	Слева	Справа	Слева	Справа
1
2
3

1. По результатам таблиц 1 и 2 постройте два графика зависимости фототока I – I₀ как функции от положения x фотоприемника. Оба графика постройте в одних и тех же координатных осях.

Так как разность I – I₀ пропорциональна интенсивности падающего света, полученные графики дают распределение интенсивности света в дифракционном спектре.

2. Найдите отношение I₂/I₁, где I₂ – интенсивность света в максимуме, например, первого порядка в дифракционной картине от двух щелей, а I₁ – интенсивность света от одной щели в той же точке на экране. Это отношение найдите для нескольких максимумов. Сравните их между собой.

3. Найдите ширину щели b. Для этого определите координаты плюс первого и минус первого максимума (m = ±1). На графике (табл. 1) зная расстояние между ними x₁₁ и расстояние L, можно найти угол дифракции φ (рис. 6):

. (5)

Ввиду малости угла φ tg φ ≈ sin φ ≈ φ. Рассчитайте b по формуле:

. (6)

Рис. 6

4. Найдите период решетки d. Для этого, зная координаты главных максимумов ±n-го порядка (например, n = ±3 или ±4), определите расстояние x_nn между ними по графику (табл. 2) (аналогично тому, что изображено на рис. 5). Затем по формуле (5) вычислите угол дифракции (с учетом его малости) φ_n = x_nn/(2L). Рассчитайте d по формуле

. (7)

5. Рассчитайте погрешности Δb и Δd и запишите окончательные результаты измерений.

Сравните значения b и d.

Контрольные вопросы

1. Что такое дифракция? Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

2. Что представляет собой дифракционная картина от одной щели?

3. В чем суть метода зон Френеля? Примените его к расчету дифракции на одной щели. Чему равна ширина зоны Френеля?

4. Сформулируйте условия минимума и максимума при дифракции на одной щели. Как эти условия связаны с числом зон Френеля?

5. Как изменяется график распределения интенсивности света при уменьшении ширины щели?

6. Выведите условие главных максимумов при дифракции света на двух щелях. Во сколько раз возрастает в этом случае интенсивность света в максимумах по сравнению с интенсивностью света попадающего в эти точки от одной щели?

7. Получите условие дополнительных минимумов для решетки из двух щелей.

8. Нарисуйте дифракционную картину от двух щелей. Что изменится в ней при увеличении числа щелей при неизменном периоде решетки d?

9. Как изменится дифракционная картина от двух щелей, если, не изменяя ширину щелей, уменьшить расстояние между ними?

10. Как изменится дифракционная картина от двух щелей, если уменьшить ширину щели, не изменяя период решетки d?